王金華 金成浩
(吉林省水文水資源局延邊分局,吉林延吉133000)
牡丹江是松花江右側(cè)的一條較大支流,發(fā)源于吉林省延邊朝鮮族自治州敦化市江源鎮(zhèn)牡丹嶺,由敦化市大山咀子鎮(zhèn)小山屯東流入黑龍江省境內(nèi),吉林省境內(nèi)河長231.5 km,流域面積為1 0547 km2,主要支流有:沙河、黃泥河、珠爾多河等114條。
敦化水文分局水文站網(wǎng)分布廣泛、地處偏僻、交通通訊不便、基礎(chǔ)設(shè)施和技術(shù)裝備相對落后,監(jiān)測方式為人員長期駐站觀測,信息采集大多為人工觀測和機械模擬紙質(zhì)記錄,水情報汛靠有線電話話傳和短波電臺無線傳輸,工作煩瑣,危險性高,生產(chǎn)效率低,信息時效性差。為防汛預(yù)測預(yù)報分析帶來了較多的困難,建立流域內(nèi)水文自動監(jiān)測系統(tǒng)(以下簡稱系統(tǒng)),可以更及時、更準(zhǔn)確地獲得流域內(nèi)的水情信息,制定準(zhǔn)確的預(yù)報方案,有利于合理科學(xué)預(yù)測牡丹江洪水過程,為防洪決策提供準(zhǔn)確的依據(jù)。
敦化水文分局自動監(jiān)測系統(tǒng)在吉林省水文水資源局的大力支持下,由北京金水燕禹科技有限公司負責(zé)總體方案的設(shè)計和研制。系統(tǒng)符合水利部水文測報系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范和國家防汛抗旱指揮系統(tǒng)一期工程水情分中心初步設(shè)計指導(dǎo)書的要求。系統(tǒng)由1個中心站、1個中繼站和4個監(jiān)測站組成。
系統(tǒng)由信息采集傳輸子系統(tǒng)、信息處理子系統(tǒng)、信息發(fā)布子系統(tǒng)組成。
信息采集傳輸子系統(tǒng)負責(zé)流域的水雨情信息采集、傳輸。水雨情監(jiān)測站自動采集水、雨情信息,經(jīng)超短波或衛(wèi)星等通信方式,按設(shè)定的傳輸機制自動傳輸?shù)较到y(tǒng)中心站。
信息處理子系統(tǒng)負責(zé)水文氣象信息的收集、處理;進行實時水情預(yù)報、預(yù)報結(jié)果專家分析決策。
信息發(fā)布子系統(tǒng)負責(zé)水文氣象信息的發(fā)布。由多媒體顯示屏(LED屏)、觸摸屏、WEB信息、傳真、電話應(yīng)答等發(fā)布方式組成。
系統(tǒng)共布設(shè)97個水情測報站,其中9個水文站、9個水位雨量站、2個水位站、76個雨量站、1個氣象站。
系統(tǒng)采用超短波與衛(wèi)星、GSM相結(jié)合的混合通信組網(wǎng)方式,自報式工作體制。超短波通信中繼級數(shù)為3級(11個中繼站),超短波通信困難的測站采用衛(wèi)星通信或GSM通信,重要水情測站采用雙信道,組成了結(jié)構(gòu)合理、經(jīng)濟實用的通信網(wǎng)絡(luò)。
當(dāng)雨量每增加1 mm或水位變化1 cm時測站能自動采集變化后的新數(shù)據(jù),經(jīng)BCH編碼后自動發(fā)送給中心站,或當(dāng)定時自報時刻到來時,測站將本站當(dāng)前值經(jīng)BCH編碼后自動發(fā)送給中心站。兼容式測站能將本站水文參數(shù)當(dāng)前值經(jīng)BCH編碼后自動發(fā)送給中心站。中心站能實時接收各測站發(fā)送來的自報數(shù)據(jù)、應(yīng)答數(shù)據(jù)和人工置數(shù)數(shù)據(jù),能定時自動巡測或人工隨機提取測站數(shù)據(jù)。
(1)實時收取手機和有線信道發(fā)回的監(jiān)測數(shù)據(jù)。
(2)將收到的數(shù)據(jù)存入本地ACCESS數(shù)據(jù)庫和服務(wù)器SQL SERVER數(shù)據(jù)庫。
(3)設(shè)置接收監(jiān)測測站地址表。
(4)遠程設(shè)置監(jiān)測終端的工作參數(shù)。
(5)測試有線信道及調(diào)試。
(6)提供簡單的雨量報表。
(7)查詢修改本地數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)。測站對信源數(shù)據(jù)進行BCH信道編碼,中心站對收到的編碼數(shù)據(jù)解碼、糾檢錯、合理性判別、數(shù)據(jù)壓縮,并分類存儲、顯示、打印各類數(shù)據(jù)報表及過程線等。
(1)將從監(jiān)測終端傳送來的數(shù)據(jù)整理成標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù),為WEB處理軟件進行各類查詢、報圖、報表及實時數(shù)據(jù)顯示提供數(shù)據(jù)。
(2)定時編報:按規(guī)定的發(fā)報次數(shù)發(fā)報。
(3)維護數(shù)據(jù)庫:對數(shù)據(jù)庫進行創(chuàng)建、備份、恢復(fù)。
為保證系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性,將本系統(tǒng)分成兩個子系統(tǒng)在不同的計算機(即接受機與服務(wù)器)上運行。
該軟件安裝在接受機(既前置機)上。
接受機的串口1(COM1)必須與主信道(手機信道)相聯(lián);串口3(COM3)必須與備用信道(電話線)相聯(lián)。為了數(shù)據(jù)不被丟失,以保證系統(tǒng)數(shù)據(jù)的連續(xù)性及完整性,軟件必須是常開的。
該軟件安裝在服務(wù)器上。
一般情況下實時整理軟件也應(yīng)該常開,使得WEB處理軟件中顯示的數(shù)據(jù)都是最新的。設(shè)備外表的灰塵及時擦除,使用外來軟盤要首先查毒,保證主機無病毒運行。
該軟件安裝在任意一臺機器上。
如果是通過備用信道遠程提取數(shù)據(jù),則必須將這臺機器的串口與備用信道相聯(lián);通過便攜式計算機在現(xiàn)場從監(jiān)測終端取數(shù),則必須將這臺機器的串口與監(jiān)測終端相聯(lián)。該功能只需在提取RTU數(shù)據(jù)時運行即可。
系統(tǒng)運行兩三年以后,由于數(shù)據(jù)信息量的增加而降低系統(tǒng)運行速度,應(yīng)將原數(shù)據(jù)庫備份,再重新創(chuàng)建一個新數(shù)據(jù)庫。
長白山山區(qū)屬多雷區(qū),各水文站曾數(shù)次遭到雷擊的破壞,因此必須特別注意防止雷電擊壞系統(tǒng)設(shè)備。應(yīng)經(jīng)常檢查同軸避雷器及天線、饋線之間的連接情況,測量信號傳輸線屏蔽層接地電阻是否符合要求。
中心站蓄電池15天檢查一次,中繼站和監(jiān)測站20天檢查一次。檢查蓄電池的電壓是否符合要求,是否需要充電或補充電解液。
系統(tǒng)自2008年6月1日投入運行,經(jīng)歷了3個主汛期的運行,系統(tǒng)在運行過程中,經(jīng)歷了暴雨、洪水、雷電、高溫、低溫、大風(fēng)、中心停電、中繼站強干擾等惡劣環(huán)境的考驗,系統(tǒng)總體運行情況良好,系統(tǒng)功能達到設(shè)計要求,系統(tǒng)投入運行以來,系統(tǒng)全過程準(zhǔn)確及時的監(jiān)測雨水情,為確保牡丹江流域各鄉(xiāng)鎮(zhèn)沿江大壩的防洪度汛安全發(fā)揮了重要的作用。特別是在2010年7月28日,牡丹江流域暴雨洪水連續(xù)不斷,大山咀子水文連續(xù)出現(xiàn)了5個洪峰,最大洪峰沿江流量達14 500 m3/s,這場洪水歷時長,暴雨強度大,在惡劣的條件下,系統(tǒng)運行一切正常,系統(tǒng)準(zhǔn)確及時地采集、傳輸流域內(nèi)各監(jiān)測站的實時水雨情信息,在這次抗洪搶險過程中,系統(tǒng)準(zhǔn)確的水情信息與水文技術(shù)人員的實時水文預(yù)報,為政府領(lǐng)導(dǎo)制定正確的防洪決策措施,組織抗洪搶險起到了極其關(guān)鍵的作用。
敦化水文分局下屬4個測站通過安裝水文自動測報系統(tǒng),極大地提高了實時水情的有效傳輸能力;系統(tǒng)具有較強的適應(yīng)性、穩(wěn)定性和安全性,系統(tǒng)功能齊全,建設(shè)成本低,本系統(tǒng)適用于水文站、專用站、遙測站、委托雨量站及其水文自動測報系統(tǒng)建設(shè)。隨著推廣應(yīng)用必將有效地推動吉林省水文水資源信息的科技進步,在水文水資源監(jiān)測自動化、現(xiàn)代化建設(shè)中發(fā)揮積極的作用。